常用的測(cè)量電阻和電容的方法主要有純模擬電路法,、PLC法。采用純模擬電路法設(shè)計(jì)電阻電容測(cè)試儀,，可以避免編程的麻煩,，但是電路復(fù)雜、靈活性差,、測(cè)量精度低,；采用PLC法設(shè)計(jì)的電阻電容測(cè)試儀速度快、體積小,、可靠性和精度好,，但是價(jià)格昂貴。采用“脈沖計(jì)數(shù)法”設(shè)計(jì)電阻,、電容測(cè)試儀,，把電子元件的參數(shù)轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)，用單片機(jī)計(jì)數(shù)后再求出電阻或電容值,，而頻率是單片機(jī)很容易處理的數(shù)字量,。本文采用“脈沖計(jì)數(shù)法”設(shè)計(jì)電阻電容測(cè)試儀，此測(cè)試儀不僅能克服傳統(tǒng)測(cè)試儀的種種弊端,，而且增設(shè)了記憶功能和警示信號(hào)功能,，使測(cè)試儀更加智能化。
1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
本文設(shè)計(jì)的電阻電容測(cè)試儀的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架如圖1所示,，系統(tǒng)主要由用戶(hù)控制端,、單片機(jī),、液晶屏、電阻測(cè)試模塊,、電容測(cè)試模塊,、報(bào)警器以及其它附加功能模塊等組成。當(dāng)用戶(hù)需要測(cè)量某一電阻或電容的值時(shí),，只需要把此電阻或電容放在相應(yīng)的測(cè)試位置,，選擇好量程，測(cè)試儀即可自動(dòng)測(cè)出其電阻值或電容值,，并把測(cè)試結(jié)果顯示在液晶屏上,，方便用戶(hù)讀取。另外,，此測(cè)試儀還具有超出量程警示功能和記憶功能,，可存儲(chǔ)最近十次的測(cè)量結(jié)果。
2 各功能模塊介紹
2.1 電阻和電容測(cè)試電路
測(cè)試電路采用“脈沖計(jì)數(shù)法”,，電路如圖2所示,。
這里選擇NE555N作為多諧振蕩電路的核心元件構(gòu)成振蕩電路，當(dāng)振蕩電路中的測(cè)試電阻和電容不同時(shí),，振蕩頻率也會(huì)不同,，多諧振蕩器振蕩周期為：
單片機(jī)測(cè)得振蕩輸出的頻率，計(jì)算后即可得到電阻和電容的值,。不同量程對(duì)應(yīng)不同的電路參數(shù),，利用開(kāi)關(guān)可方便地選擇對(duì)應(yīng)不同量程的對(duì)應(yīng)電路。
測(cè)量電阻分為兩個(gè)量程：
(1)1Ω≤Rx<2kΩ S1閉合,，R1=330Ω,，Cx=0.2μF；
(2)2kΩ≤Rx<5MΩ S2閉合,，R1=20Ω,，Cx=10nF。
測(cè)量電容分為三個(gè)量程：
(1)10pF≤Cx<10nF S3閉合,，R1=100kΩ,， Rx=200kΩ；
(2)10nF≤Cx<10μF S4閉合,，R1=6.7kΩ,，Rx=4.7kΩ；
(3)1μF≤Cx<10μF S5閉合,，R1=4.7kΩ,，Rx=4.7kΩ；
2.2 單片機(jī)
單片機(jī)采用的是STC89C52，其具有功耗低,、抗干擾性強(qiáng),、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于開(kāi)發(fā)等優(yōu)點(diǎn),，且支持在線(xiàn)系統(tǒng)編程,，無(wú)需編程器，方便系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和維護(hù),。
2.3 存儲(chǔ)器
AT24C02是Ateml公司的2kB的存儲(chǔ)器,，采用8腳的DIP封裝，使用方便,。用串行總線(xiàn)和單片機(jī)通訊,，當(dāng)電壓最低達(dá)到2.5V時(shí)，芯片內(nèi)的信息可以在斷電的情況下保存40年,。
2.4 液晶顯示
采用128×64的點(diǎn)陣式LCD模塊,，可以把各種信息及時(shí)顯示在液晶屏上，方便用戶(hù)讀取,，使系統(tǒng)和用戶(hù)有良好的人機(jī)交互界面,，給用戶(hù)帶來(lái)極大地方便。顯示的內(nèi)容主要有所測(cè)電阻值,、電容值及其量綱。通過(guò)對(duì)單片機(jī)的控制還可以顯示出最近十次的測(cè)量結(jié)果,。
2.5 用戶(hù)輸入
系統(tǒng)采用的是4×4的矩陣式鍵盤(pán),，方便用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)的控制，使系統(tǒng)功能更加完善,，更加多樣化,，滿(mǎn)足用戶(hù)不同的需求。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
本軟件采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法和思路,，各功能程序?qū)崿F(xiàn)模塊化,，增加程序的可讀性。系統(tǒng)軟件的總流程如圖3所示,。
主要的子程序包括頻率測(cè)量子程序,、鍵盤(pán)掃描子程序和數(shù)據(jù)存取子程序。頻率測(cè)量程序是系統(tǒng)軟件的核心,，原理是用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的頻率時(shí)鐘去計(jì)算被測(cè)的頻率,，頻率測(cè)量程序流程圖如圖4所示。
鍵盤(pán)掃描子程序其流程是打開(kāi)數(shù)字小鍵盤(pán)掃描程序,，使單片機(jī)每隔1/128s掃描一次按鍵,，然后將該信息經(jīng)過(guò)單片機(jī)的消抖程序進(jìn)行處理，若檢測(cè)到有按鍵按下，則返回相應(yīng)的鍵值,。通過(guò)內(nèi)部編寫(xiě)的程序?qū)⒎祷氐逆I值轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù),，便于程序的條件判斷測(cè)量電阻和電容所選用的量程。
數(shù)據(jù)存取流程是將每次測(cè)量元件類(lèi)型,、大小參數(shù)寫(xiě)入AT24C02,，并能夠讀取近十次的測(cè)試記錄。若所測(cè)元件的次數(shù)大于10次,，按功能鍵則顯示近10次的測(cè)量結(jié)果,。
4 測(cè)試結(jié)果及結(jié)論
通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的調(diào)試，各電阻測(cè)量值如下：
通過(guò)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的分析,，本系統(tǒng)可以對(duì)1Ω～5MΩ范圍內(nèi)的電阻精確地測(cè)量出阻值,，并且超出量程時(shí)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警聲。各檔測(cè)量誤差均≤±5%,。顯示部分的LCD可以明確表示出電阻的測(cè)量值和量綱,，有效數(shù)字顯示4位，并且可通過(guò)鍵盤(pán)調(diào)出最近十次的測(cè)量結(jié)果并顯示出來(lái),。
電容的測(cè)試結(jié)果如表2所示,。
對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析，本系統(tǒng)對(duì)10pF～10μF電容測(cè)量較為精確,。各檔測(cè)量誤差均在±5%之內(nèi),。